【摘 要】
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我国是茶叶生产与出口大国,茶叶作为我国主要的经济作物在人们日常生活与国民经济中扮演着重要的角色。然而我国长期存在着茶叶农药残留超标的问题,这不仅影响到茶叶品质,极大地降低了我国茶叶出口的竞争力,也对消费者的身体健康造成威胁,如今该问题已成为制约我国茶叶产业化和国际化发展的最大‘瓶颈’。因此,为减少农药残留与提高农药利用率,研究并掌握农药喷施的科学方法具有重要意义。农药喷施促使雾滴叶面上碰撞振荡、甚
【基金项目】
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国家自然科学面上基金项目“流固耦合下多农药雾滴在茶树抖振叶面上碰撞与弹跳的演化及调控”(课题编号:52175211);
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我国是茶叶生产与出口大国,茶叶作为我国主要的经济作物在人们日常生活与国民经济中扮演着重要的角色。然而我国长期存在着茶叶农药残留超标的问题,这不仅影响到茶叶品质,极大地降低了我国茶叶出口的竞争力,也对消费者的身体健康造成威胁,如今该问题已成为制约我国茶叶产业化和国际化发展的最大‘瓶颈’。因此,为减少农药残留与提高农药利用率,研究并掌握农药喷施的科学方法具有重要意义。农药喷施促使雾滴叶面上碰撞振荡、甚至弹跳,会降低其叶面的沉积率,是当前精准施药领域的研究热点。农药喷施涉及多雾滴且连续撞击叶面,易引发叶片微抖振、叶面不稳定薄液膜,叶片液膜交互失稳,出现流固耦合效应,对药液叶面上的沉积影响较大。传统实验方法大都从通过衡量抗飘移性、分布均匀性、穿透能力和目标覆盖率等宏观视角下考察农药喷施效果,却无法捕获雾滴在叶面上的微观动力学行为。基于上述问题,本文选用茶树典型品种舒茶早叶片作为靶标研究对象:1)引入机械设计的思想,通过测量叶片外形几何尺寸及结构特征参数并采用基于特征的曲面及实体建模技术,对三种着生姿态下(水平,弯曲,竖直)的舒茶早叶片进行几何模型构建。2)为探究雾滴连续撞击叶片产生的两相流固波动载荷对雾滴在叶面上行为演化规律的影响,设计搭建了多农药雾滴持续撞击舒茶早叶面参数测试平台。3)运用高速摄影技术与基于视觉的振动测量技术获取多农药雾滴持续撞击舒茶早叶面的多物理耦合参数,包括不同喷嘴孔径与射速下农药雾滴撞击叶面的时间延迟,以及叶片受雾滴撞击后的微抖振参数。最终得出多农药雾滴群持续撞击舒茶早叶面三维多物理耦合计算模型,该模型的建立为后续研究多农药雾滴撞击舒茶早叶面后的界面流动形态及行为的演化提供数值研究基础。研究结果对特征建模技术与视觉测量技术在农业领域中的应用具有借鉴意义,对发展精准喷药技术具有理论意义,对提高茶树农药喷雾的沉积效率具有应用价值。
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